COBRA:量子計算的發展對區塊鏈有什么影響？-ODAILY_COB

量子計算不會消滅區塊鏈。

10月23日，谷歌已經成功實現“量子霸權”的論文終于以封面文章的形式在《Nature》雜志150周年版上重磅發表。

Google量子AI團隊同時宣布，他們創造出一塊計算能力超強的量子計算芯片Sycamore。這款芯片200秒內完成的目標計算量，以目前最快的超級計算機還需要一萬年。

消息發布后，這項偉大的技術在科技界引起了轟動，而在整個區塊鏈業界，它卻引起了恐慌，一時間不了解細節和量子計算的人開始散步區塊鏈即將被量子計算所攻破的傳言。華為任正非更是發出了“很多人將區塊鏈說的多么偉大，但在量子計算面前就一錢不值了”的見解。

消息發布后，一小時內，比特幣價格就從8000美元下降至7500美元附近，跌幅高達500美元。

現場丨上海交大學教授郁昱：目前密碼算法已經在向抗量子計算攻擊遷移:金色財經現場報道，由Web3基金會主辦的Web3大會10月29日在上海舉行。上海交通大學計算機科學與工程系教授在會上表示，密碼學因為區塊鏈得到了良好發展，目前密碼學已經在向抗量子計算攻擊的密碼算法遷移。美國NIST自2016年開始公開征集抗量子計算攻擊的密碼算法標準，2017年12月公布了69個算法作為首輪候選算法，2019年1月，公布第二輪25個候選算法，2020年7月再次公布7個算法和8個候選算法。其中基于格理論的算法是抗量子計算算法的主力軍。[2020/10/29]

那么，量子計算究竟會如何對區塊鏈造成威脅？又會造成多大的威脅？區塊鏈有沒有對策抵御呢？

何謂量子計算？

首先，先讓大家來了解一下量子計算是什么？為何能在科技界引起如此大的轟動？

聲音 | 眼鏡蛇Cobra評論V神：籌資制造量子計算機挖掘比特幣是騙子行為:比特幣官方論壇Bitcoin.org持有人Cobra評論V神稱，你的預估能力沒有問題，你只是在說謊，你一直就知道制造出挖掘比特幣的量子計算機的可能性為0%，但你為了錢騙了大家。此前，Cobra評論V神稱，你和Craig Wright的共同點在于你們都是騙子和技術人員。你正在籌錢建造一臺挖掘比特幣的量子計算機，但這幾乎是不可能完成的。稍后V神回復，我認為這個項目有大約1-10%的成功機會，所以并不是沒有成功的可能，如果成功，它將產生的巨大的影響是值得投入資源的。后來我意識到我對該項目的估計過高了，我被騙了。[2018/11/13]

量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。對照于傳統的通用計算機，其理論模型是通用圖靈機；通用的量子計算機，其理論模型是用量子力學規律重新詮釋的通用圖靈機。從可計算的問題來看，量子計算機只能解決傳統計算機所能解決的問題，但是從計算的效率上，由于量子力學疊加性的存在，目前某些已知的量子算法在處理問題時速度要快于傳統的通用計算機。

“量子計算”發展超預期 區塊鏈技術命門將受打擊？:曾有預測認為，十年內，量子計算將會給區塊鏈(包括比特幣)帶來毀滅性的打擊。在去年底召開的Crypto 2017會議(頂尖的區塊鏈密碼技術人員會議 )上，全球還“沒有人擔心”量子計算風險，雖然有些專家稱，量子計算的出現將危及所有現有加密方法(包括RSA令牌)的安全性，并影響整個金融和銀行業的安全，包括區塊鏈。而近日，量子計算的迅速發展超出眾人預期。中科院量子計算機研究宣布取得突破性進展，中科院量子信息與量子科技創新研究院在超導量子計算方向發布11量子比特的云接入超導量子計算服務，這一進展讓量子計算又一次成為焦點。值得注意的是，美國國家安全局（NSA）也早在2015年便開始研究量子密碼系統。[2018/3/1]

上面這一段俗稱“每個字都能看懂，但連起來讀就不知道啥意思”的表述來自百度百科，下面我們將用日本動漫《火影忍者》里佐助和鳴人來舉例，讓大家更加形象地理解量子計算的威力。

量子計算機的出現 或會影響到虛擬貨幣的安全:FISCO Bitcoin News發表一篇文章，闡述未來量子計算機對虛擬貨幣的影響。文中提到，量子計算機于2011年由加拿大D Wave Systems公司首次推出，并于去年11月由日本電報電話公司（NTT）在互聯網上公開使用。文中稱，有人認為量子計算機技術的出現可能會使虛擬貨幣失效，量子計算機擁有傳統電腦的億萬倍的算力，很容易從公鑰計算出私鑰，因此，一旦量子計算機使公鑰失效，區塊鏈技術和虛擬貨幣也將會無效。但也有樂觀者認為量子計算機并非使所有的區塊鏈和加密貨幣失效，因為新的加密技術和區塊鏈技術在開發的同時也在發展。文章最后得出結論，預計現有的公鑰密碼體制將會失效，但通過采用取代公鑰的加密方式，虛擬貨幣將會繼續存在。[2018/1/17]

如果把佐助比作經典計算機的話，那鳴人就是量子計算機。

要找一個東西，佐助只能自己一個一個地方跑去找，也許要找一年。但是鳴人可以分出5個影分身，然后5個影分身再分出5個影分身，分身的分身再分身，所有分身都同時去不同的地方，瞬間找到東西，然后分身收回，只剩一個鳴人，取回東西，完成。

對一個53量子比特20個cylcle的電路采樣一百萬次，量子計算機需要200秒，而目前人類最強大的經典的超級計算機同樣情況下則需要10000年。

攻破區塊鏈也只是一種理論假說

要理解量子計算對于區塊鏈的威脅，首先得從比特幣系統中的安全協議說起，比特幣的協議涉及兩種類型的密碼學，即挖掘過程中使用的散列函數和用于在區塊鏈上提供數字簽名的非對稱密碼術。

這樣的非對稱密碼算法使用稱為橢圓曲線數字簽名算法來生成密鑰，給定一個私鑰，很容易推導出相應的公鑰，但是，反過來計算困難。這就是現在比特幣安全的原因。

而量子計算機可能會對這兩道安全防線產生巨大威脅，目前研究者聲稱能夠找到橢圓曲線數字簽名算法的高效量子計算方法，實現破解；但并沒有找到哈希函數SHA-256的高效量子計算方法。當然，破解橢圓曲線數字簽名算法的前提是量子計算真的發展到足夠強大。按照研究人員的推測，需要大概4000個量子位的量子計算機，這樣的一個量子計算機可以在30分鐘內攻破比特幣的私鑰，也就是通過公鑰能夠反推出私鑰。

而這樣的量子計算機大概什么時候可能問世呢？研究人員的初步估計的時間在2027年，也就是8年后。

目前谷歌最新的量子芯片只有54個量子比特。

所以說，目前量子計算還處在實驗階段，量子計算機更是遙遠，所謂的攻破區塊鏈也只是一種理論假說。

而且，目前google量子計算機的運算成本非常之高，高的你我無法想象，而且，未來的定位也主要是投入運用在科研運算上，若說，未來可能商用及大面積普及，那也還是比較遙遠的事情。

如此高成本的情況下，現階段及未來，在未被大面積商用之前，誰會不計成本的去攻擊區塊鏈網絡，做一件得不償失的事情呢。

就如明知道保險箱里有100塊錢，可誰會愿意花100000塊錢配把鑰匙，去偷那100塊錢呢。

區塊鏈如何防范量子計算

看到這里也會有一些悲觀主義者擔心，如果8年后4000個量子位的量子計算機真的出現了該怎么辦？難道乖乖等著被攻克嗎？

作為國內最早的區塊鏈技術研究者之一，中科院自動化所副研究員袁勇曾強調要用發展的眼光來看待區塊鏈和量子計算。袁勇曾發表觀點：

區塊鏈技術體系中的共識算法自PoW之后，呈現出百花齊放的發展態勢，目前至少已有30余種共識算法。很多其他加密貨幣的共識算法都不是以算力挖礦為基礎，例如權益記賬、代表記賬、隨機記賬等。此外，還有Paxos和Raft傳統分布式一致性算法可以運用，這些共識協議在很大程度上可以抵御量子計算攻擊。所以，如果量子計算確實產生威脅，區塊鏈可以通過切換共識協議來解決。

其實從原理上出發，量子計算攻破區塊鏈的總體方法是通過公鑰反推出私鑰。所以如果一個區塊鏈的公鑰不公布，那量子計算機找不到目標也就沒法算出私鑰了。那么如果公鑰只用一次，公鑰用完后，那個公鑰對應的賬戶中如果沒有任何比特幣，那么就算量子計算機算出私鑰也就沒有意義了。實際上現在很多區塊鏈包就是用的這個辦法，一個錢包可以產生任意多的公鑰和地址，一個公鑰和地址只用一次。

由此可見區塊鏈并非對量子計算毫無辦法，區塊鏈加密的設計者們也一直在思考如何針對量子計算。

參考資料：

《量子計算即將攻破區塊鏈命門？數字時代安全如何守護》

《量子計算會消滅區塊鏈嗎？》

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